HDMI 与 DisplayPort 双雄争霸,谁是视频接口的终结者?

中兴文档 2022/12/1 12:34:04 责编:远生

我们在显示器上一般会看到支持 VGA / HDMI / DisplayPort 的标识,这些标识其实是视频接口的名称。今天我们来介绍下视频接口。

视频接口的分类

视频接口的主要作用是将视频信号输出到外部设备,或者将采集的视频信号收集起来。五花八门的视频接口按照视频信号类型可以分为模拟接口和数字接口,常见视频接口的外观参见下表。

接口名称
接口外观
模拟接口
AV 接口

图片

BNC 接口

图片

VGA 接口

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S 端子接口

图片

数字接口
DVI-I 接口

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DVI-D 接口

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HDMI 接口

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DisplayPort 接口

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上面的视频接口,大家用过其中的哪几种?

视频接口经历了从模拟视频接口到数字视频接口的过程,模拟视频接口因为数据传输速率有限,不能满足传输高清视频的需要,已经被数字视频接口替代。视频接口经过市场大浪淘沙,大部分视频接口已经被淘汰,当前在电子设备上面比较常见的是 HDMI 接口和 DisplayPort 接口。

那么这两种接口,孰优孰劣,哪种会在最终的竞争中胜出,成为视频接口最终的赢家,我们不妨从两者的历史说起。

视频接口的历史

在 HDMI 之前在市场上比较看好的是 DVI(Digital Visual Interface)接口,DVI 是由 Intel、IBM、Silicon Image、HP、Compaq、Fujitsu、NEC 等公司共同组成的数字显示工作组(Digital Display Working Group,DDWG)推出的数字显示接口标准,目的是通过规范的数字化传输来提高显示设备的画面品质。DVI 接口有两种:

  • DVI-D(Digital,纯数字)接口,只能接收数字信号,接口上只有 3 排 8 列共 24 个针脚,其中右上角的一个针脚为空,其不兼容模拟信号。

  • DVI-I(Inteface,通用接口,可通过转接头兼容 VGA 信号)接口,可同时兼容模拟(其可以通过一个 DVI-I 转 VGA 转接头实现模拟信号的输出)和数字信号,显卡、液晶显示器、投影机曾经采用这种接口。

由于 DVI 接口体积大、带宽有限,2002 年 4 月,日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝 7 家公司聚在一起,成立了 HDMI 高清多媒体接口的组织,从 2002 年 12 月开始不断发布 HDMI 的标准。HDMI 接口影音都能传输,而且有升级潜力,但它的问题是需要交 1 万美元的年费才能使用。

另外一家标准化协会 VESA 协会不甘示弱,VESA 协会,即 Video Electronics Standards Association(视频电子标准协会),它是一个国际性、非牟利的标准协会,由超过 280 个硬件、软件、电脑、显示器及元件制造商组成。VESA 协会从 2006 年 5 月开始不断发布 DisplayPort (DP )标准,免年费给大家用。

两大标准针锋相对,不断升级各自的性能指标,自此视频接口领域进入了一个双雄争霸的时代。HDMI 和 DisplayPort 的发展历程参见下图。

基本原理

接下来我们来看下 HDMI 和 DisplayPort 的原理。

HDMI

HDMI 主要由发射端和接收端构成。HDMI 拥有显示数据通道(DDC)、TMDS 和 CEC 三个通信通道,如图所示。

DDC 实现在源端获得接收端的 E. EDID 数据结构,以了解其能采用的音频 / 视频格式。

TMDS 的三个数据通道都可以实现音 / 视频信息和辅助信息的发送和接收。

CEC 通道实现部分级别较高的用户功能,如红外线遥控等。

HDMI 有 A、B、C、D、E 五个类型的连接器,A 类是最常见的连接器,管脚如图所示。

HDMI 管脚定义参见下表。

Pin No定义
1
TDMS Data2+
2
TDMS Data2 Shield
3
TDMS Data2-
4
TDMS Data1+
5
TDMS Data1 Shield
6
TDMS Data1-
7
TDMS Data0+
8
TDMS Data0 Shield
9
TDMS Data0-
10
TDMS Clock+
11
TDMS Clock Shield
12
TDMS Clock-
13
CEC
14
Reserved (N.C. on device)
15
SCL
16
SDA
17
DDC/CEC Ground
18
+5V
19
Hot Plug Detect

DisplayPort

DisplayPort 的通道由主链路、辅助通道和热插拔检测信号线组成,如图所示。

主链路是单向、高带宽、低延迟的通道,用于传输高速数据,如无压缩视频或音频的同步数据流。

辅助通道是半双工双向通道,用于链路管理和设备控制。

热插拔检测信号线信号线被发送端设备用来检测接收端设备热插拔状态,以及接收端设备向发送端设备发送中断请求等。

DisplayPort 的管脚如图所示。

DisplayPort 信号源端管脚定义参见下表。

Pin No定义
1
ML_Lane 0 +
2
GND
3
ML_Lane 0 -
4
ML_Lane 1 +
5
GND
6
ML_Lane 1 -
7
ML_Lane 2 +
8
GND
9
ML_Lane 2 -
10
ML_Lane 3 +
11
GND
12
ML_Lane 3 -
13
CONFIG1
14
CONFIG2
15
AUX CH+
16
GND
17
AUX CH-
18
Hot Plug
19
Return DP Power
20
DP Power

对比

那么 HDMI 和 DisplayPort 有什么异同呢?HDMI 和 DisplayPort 对比的雷达图如下图所示。

内容保护

所有 HDMI 版本都使用高带宽数字内容保护技术(即 HDCP:High -bandwidth Digital Content Protection) 来加密链路数据并提供内容保护。DisplayPort 采用内容防拷贝协议 AES 技术,提供高达 2048 位的密钥长度,保护技术比 HDMI 更可靠。

带宽性能

HDMI 2.1 标准带宽达到了 48 Gbps,支持单个 8 K (7680 × 4320) 显示器 @60Hz / 4:2:0/12bit。而 DisplayPort 2.0 带宽达到 77.37 Gbps,可以支持实现 16 K 60 Hz 的视频输出。

数据控制 / 辅助通道

HDMI 版本有消费电子控制(CEC)的低速控制通道,CEC 通道用于在设备间传输如播放、停止、快进等命令。HDMI 版本 1.4 增加一个差分对作为音频回传通道和以太网通道。

DisplayPort 使用辅助通道(AUX)作为设备之间的双向通信总线,比 CEC 的带宽要多得多。该通道在 DisplayPort 版本 1.0 和 1.1 中带宽是 1 Mbps,在版本 1.2 中将其提高到 720 Mbps,使其可以支持 USB 和以太网。辅助通道可以直接作为语音、视频等低带宽数据的传输通道,也可以用于无延迟的游戏控制。

普及程度

日常生活中的电子设备上面 HDMI 接口比 DisplayPort 接口更流行,HDMI 接口在电视、投影仪、机顶盒上普遍使用,而 DisplayPort 接口在 PC 领域和高端显示器领域中应用比较多。

HDMI 凭借先发优势,在消费级别设备占据了绝对的优势,而 DisplayPort 依靠技术上的优势,在一些电脑与专业设计的领域攻城略地。HDMI 和 DisplayPort 两大视频接口标准,不断提高带宽和传输速率,可以预见在未来相当长的时间内会继续双雄的局面,给广大消费者带来更好的高清视频体验。

本文来自微信公众号:中兴文档 (ID:ztedoc)

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